The usage of bamboo as a replacement for steel reinforcement in concrete is in the early stages of development as bamboo reinforced concrete (BRC) members involve a lot more uncertainties than steel-reinforced concrete members. The properties of bamboo vary inter- and intra-species. A prerequisite to developing a rational design of BRC members, therefore, requires two stages—(i) a statistical characterisation of the mechanical properties of bamboo, and (ii) identifying the variables contributing significantly towards the stress-strain/load-displacement behaviour. This paper first experimentally characterizes the longitudinal tensile properties of Bambusa balcoa, a commonly found bamboo species in India. Statistical analysis of the experimental results suggests that most of the mechanical properties follow a lognormal distribution. The elastic modulus is found to have a dominant contribution towards the stress-strain behaviour. A high fidelity finite element model, the results of which are validated with experiments, indicates that only the variation of elastic modulus can capture 92% of the variability in the experimental results. We also create a low-fidelity finite element model using equivalent tensile modulus, which can capture 82% of the variability in the experimental results. Lastly, a finite element model of a BRC beam is created using the low-fidelity finite element model of bamboo. A comparison with the experimental results suggests a good agreement between them.

中文翻译：

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潜在用于钢筋混凝土构件的竹条的拉伸特性：实验和数值研究

由于竹钢筋混凝土 (BRC) 构件比钢筋混凝土构件具有更多的不确定性，因此使用竹子代替混凝土中的钢筋处于发展的早期阶段。竹子的特性在种间和种内各不相同。因此，开发 BRC 构件合理设计的先决条件需要两个阶段——(i) 竹子力学性能的统计特征，以及 (ii) 确定对应力-应变/载荷-位移行为有显着影响的变量。本文首先通过实验表征了印度常见竹种 Bambusa balcoa 的纵向拉伸性能。实验结果的统计分析表明，大多数机械性能服从对数正态分布。发现弹性模量对应力应变行为有主要贡献。一个高保真有限元模型，其结果经过实验验证，表明只有弹性模量的变化才能捕捉到实验结果中 92% 的变异性。我们还使用等效拉伸模量创建了一个低保真有限元模型，该模型可以捕获实验结果中 82% 的可变性。最后，使用竹子的低保真有限元模型创建了 BRC 梁的有限元模型。与实验结果的比较表明它们之间具有良好的一致性。表明只有弹性模量的变化才能捕捉到实验结果中 92% 的变化。我们还使用等效拉伸模量创建了一个低保真有限元模型，该模型可以捕获实验结果中 82% 的可变性。最后，使用竹子的低保真有限元模型创建了 BRC 梁的有限元模型。与实验结果的比较表明它们之间具有良好的一致性。表明只有弹性模量的变化才能捕捉到实验结果中 92% 的变化。我们还使用等效拉伸模量创建了一个低保真有限元模型，该模型可以捕获实验结果中 82% 的可变性。最后，使用竹子的低保真有限元模型创建了 BRC 梁的有限元模型。与实验结果的比较表明它们之间具有良好的一致性。